Configuraciones electrónicas Química General I 2012
Configuración o notación electrónica • Es el ordenamiento de los electrones dentro de la nube electrónica utilizando los números cuánticos. • Se utiliza una notación en la cual se nombra cada orbital a través de: – El nivel de energía (número cuántico principal) – El tipo de orbital – El número de electrones por orbital.
La configuración electrónica explica cómo los electrones se distribuyen entre los diversos orbitales en un átomo. Número de electrones en el orbital o subnivel
1s1 Número cuántico n
Momento angular del número cuántico l
Diagrama de un orbital H 1s 7.8
Principio de edificación o de llenado de Aufbau • Recibe el nombre también de Principio de construcción progresiva. • Sirva para armar la configuración electrónica de los átomos de los elementos.
Principio de Aufbau • En los átomos los electrones están distribuidos en los orbitales según el principio de Afbau. – Los electrones de un átomo en su estado basal, ocupan los orbitales de más baja energía, con lo que se minimiza la energía electrónica total del átomo.
• El principio de Afbau se complementa con el principio de exclusión de Pauli.
Principio de Aufbau Electrones ocupando el nivel más bajo de energía de los orbitales
??
Li 3 electrones C 6 electrones B 5 electrones He 2 electrones H 1 electrón
Be 1s22s2
H 1s1
Be 4 electrones B 1s22s22p1 He 1s2
Li 1s22s1 7.9
Orden que siguen los electrones al llenar los orbitales
Configuraciones electrónicas abreviadas • Presenta entre corchetes [ ] el símbolo del gas noble anterior (resumiendo así la configuración electrónica de los niveles internos) y adjunto a ellos, la configuración de los niveles de valencia (los mas externos)
¿Cuál es la configuración electrónica del Mg?, ¿la configuración electrónica abreviada? y ¿la configuración electrónica de diagrama de orbital?
¿Cuáles son los 4 número cuánticos del último electrón para el Cl?
Ojo • El principio de construcción o edificación progresiva de Aufbau se complementa con: – El principio de máxima multiplicidad de Hund.
Regla de Hund (Regla de máxima multiplicidad): El arreglo más estable de electrones en los subniveles de igual energía (degenerados) se logra cuando se tiene el mayor número de “spines” paralelos. Ne 10 electrones F 9 electrones O 8 electrones N 7 electrones C 6 electrones C 1s22s22p2 N 1s22s22p3 O 1s22s22p4 F 1s22s22p5 Ne 1s22s22p6
7.7
Regla de Hund (máxima multiplicidad) • Hasta donde sea posible los electrones ocupan separadamente los orbitales disponibles en un subnivel determinado. • La regla de Hund ha sido confirmada por mediciones magnéticas.
Ejercicios • Es la configuración electrónica extendida, abreviada y de diagramas de orbitales para: • Arsénico • Rubidio
– En cada uno determine: • • • •
Número de orbitales llenos Número de orbitales semillenos Total de electrones apareados Total de electrones no apareados
Electrón diferencial • Es el último electrón que se introduce al escribir la configuración electrónica. – Ejemplos: • Marque el electrón diferencia en la configuración electrónica por diagrama de orbitales de: – Nitrógeno – Oxígeno
Último subnivel de energía para los elementos
7.8
7.8
Por qué a veces no coincide con la configuración de la tabla? • La configuración electrónica que aparece en la tabla periódica es el producto de observaciones experimentales. • El principio de construcción progresiva, es totalmente teórico, y se basa en las relaciones teóricas de energía entre los subniveles del átomo. – Vea la configuración del cobre
Propiedades magnéticas de los átomos • Hay configuraciones electrónicas con electrones no apareados. • Experimentalmente, la presencia de los electrones no apareados puede evaluarse por las propiedades magnéticas. • Experimento: un haz de átomos de un elemento someterlo a un campo magnético.
Propiedades magnéticas de los átomos
• Si: • Se experimenta una repulsión débil, todos los electrones están apareados, hay diamagnetismo. • Se experimenta una atracción fuerte al campo magnético, hay electrones no apareados, hay paramagnetismo.
Diamagnetismo • El electrón puede visualizarse como una partícula que gira alrededor de su propio eje. • Momento magnético. • Cancelación de momentos magnéticos • Repulsión débil
Paramagnetismo • La aplicación de un campo magnético alinea algunos de los spines con el campo. • Esta alineación produce la atracción hacia el campo.
Ferromagnetismo • En los materiales ferromagnéticos (que son paramagnéticos), los electrones no apareados están alineados con sus vecinos incluso cuando hay ausencia de un campo magnético. • Dominios magnéticos • Alineación mas fuerte que el de los materiales paramagnéticos. • Puede llegar a ser permanente, por ejemplo: • Óxido de hierro (III) • Óxido de cromo (IV)
Paramagnetismo y ferromagnetismo • En a, material paramagnético. • En b, material paramagnético en un campo magnético. • En c, material ferromagnético.
• En d, material ferromagnético en un campo magnético.